DESCRIPCIÓN DE LAS VÍAS OLFATIVAS (Roseta – Bulbo olfativo

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DESCRIPCIÓN DE LAS VÍAS OLFATIVAS (Roseta – Bulbo olfativo) Y EVALUACIÓN
DE LOS EFECTOS HISTOPATOLÓGICOS CAUSADOS POR EL Roundup®
Activo SOBRE EL SISTEMA OLFATIVO DE ALEVINOS DE CACHAMA
BLANCA (Piaractus brachypomus).
TRABAJO DE GRADO
DIANA CAROLINA CASTAÑEDA CORTÉS
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
BIOLOGÍA APLICADA
Bogotá, 2012
DESCRIPCIÓN DE LAS VÍAS OLFATIVAS (Roseta – Bulbo olfativo) Y EVALUACIÓN
DE LOS EFECTOS HISTOPATOLÓGICOS CAUSADOS POR EL Roundup®
Activo SOBRE EL SISTEMA OLFATIVO DE ALEVINOS DE CACHAMA
BLANCA (Piaractus brachypomus).
DIANA CAROLINA CASTAÑEDA CORTES
CÓDIGO. 0500516
TRABAJO DE GRADO
Para optar al título de Biólogo
HERNÁN HURTADO GIRALDO, Ph.D.
DIRECTOR
EDWIN GOMÉZ RAMÍREZ M.Sc.
CODIRECTOR
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
BIOLOGÍA APLICADA
Bogotá, 2012
2
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Maureen Helena Cortés Moreno y Moisés Castañeda Tibaquirá, como
también a mis hermanas Eliana, Camila, Daniela y Gabriela por su esfuerzo, su constante
apoyo y paciencia a lo largo de mi carrera.
Al Doctor Hernán Hurtado Giraldo por su colaboración y orientación continua a lo largo del
desarrollo de este trabajo.
Al grupo de investigación de Virología de la Universidad del Bosque, en especial al Doctor
Jaime Eduardo Castellanos Parra y a la Doctora Myriam Lucía Velandia Romero, por su
colaboración en el préstamo de equipos para la realización de este trabajo
A Oswaldo Tovar, por su comprensión, paciencia, colaboración y apoyo incondicional lo
largo de toda mi formación académica.
A Edwin Gómez Ramírez y Martha Obando Bulla por su apoyo durante la realización de
este trabajo.
A Sheryll Corchuelo por su paciencia y compresión durante mi carrera, además de su
ayuda en todas las etapas del trabajo. A mis demás compañeros y amigos de carrera en
especial Juan Camilo Bejarano y Juan Sebastián Dueñas por su incondicional apoyo.
3
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN
12
1.
14
JUSTIFICACIÓN
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1.
16
CACHAMA BLANCA (Piaractus brachypomus)
16
2.1.1. Características Morfológicas
16
2.1.2. Hábitat
17
2.1.3. Hábitos Alimenticios
17
2.1.4. Reproducción
18
2.1.5. Piscicultura
18
2.2.
SISTEMA OLFATIVO
19
2.2.1. Roseta Olfativa
20
2.2.2. Bulbo Olfativo
21
2.2.3. Glomérulos: unidades funciónales del sistema olfativo.
22
2.2.4. Vías Olfativas
23
2.3.
GLIFOSATO - Roundup®
24
2.3.1. Naturaleza y Efectos
25
2.3.2. Efectos Sobre Los Ecosistemas Acuáticos
26
3. OBJETIVOS
3.1.
OBJETIVO GENERAL
3.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
29
29
29
4. MATERIALES Y MÉTODOS
30
4.1.
UBICACIÓN DEL ENSAYO
30
4.2.
MATERIAL BIOLÓGICO
4.3.
SUSTANCIA EXPERIMENTAL
30
4.4.
DISEÑO EXPERIMENTAL
31
4.5.
OBTENCIÓN DE MUESTRAS
31
30
4
4.6.
TINCIÓN H&E Y NISSL
31
4.7.
MICROSCOPIA ÓPTICA DE ALTA RESOLUCIÓN (MOAR)
4.8.
TRAZADO ANTERÓGRADO CON DiI
34
4.9.
DESCRIPCIÓN HISTOLÓGICA
34
4.10.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
35
5. RESULTADOS
5.1.
32
36
DESCRIPCIÓN HISTOLÓGICA DEL SISTEMA OLFATIVO
37
5.1.1. Roseta olfativa
37
5.1.2. Bulbo olfativo
41
5.2.
ALTERACIONES HISTOPATOLÓGICAS
45
5.2.1. Roseta olfativa
45
5.2.2. Bulbo olfativo
46
5.3.
TRAZADO ANTERÓGRADO ROSETA-BULBO OLFATIVO
6. DISCUSIÓN
49
52
6.1.
SISTEMA OLFATIVO
52
6.2.
ROSETA OLFATIVA
52
6.3.
BULBO OLFATIVO
55
6.4.
ALTERACIONES HISTOPATOLÓGICAS
56
6.5.
TRAZADO ANTERÓGRADO ROSETA-BULBO OLFATIVO
59
7. CONCLUSIONES
61
8. RECOMENDACIONES
62
BIBLIOGRAFÍA
63
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Alevino de P. brachypomus (www.wetwebmedia.com)
Figura 2. Esquema que representa las tres vías del sistema olfativo en peces,
observando las distribuciones axónicas de las células cripta (rojo), las neuronas
sensoriales ciliadas (azul), y las neuronas sensoriales microvellosas (verde), en el bulbo
olfativo y el tracto olfativo (Tomado de Hamdani & Døving, 2007).
Figura 3. Vista lateral del sistema olfativo de P. brachypomus. Roseta olfativa (RO),
Lámela olfativa (LO), Rafe (Ra) Nervio olfativo (NO), Bulbo olfativo (BO), Telencéfalo (T).
Figura 4. A) Lamela olfativa de P. brachypomus se observa el núcleo central (NC) y las
dos capas del epitelio olfativo (CE), epitelio olfativo no sensorial (Flechas negras). B)
Epitelio olfativo cilíndrico estratificado con presencia de células mucosas (CM) y células
ciliadas no sensoriales (flechas indican los cilios), en el núcleo central se observa tejido
conectivo (TC) y vascularización (vaso sanguíneo VS). H&E.
Figura 5. Epitelio olfativo no sensorial de la lamela de P. brachypomus. Se observa
células de soporte (CS), células basales con abundante heterocromatina (Flechas
punteadas negras), células basales con poca heterocromatina (Flechas punteadas
blancas), núcleo central (NC), vaso sanguíneo (VS) y fibras nerviosas (FN). Azul de
toluidina.
Figura 6. Epitelio olfativo sensorial de la lamela olfativa de P. brachypomus. Neuronas
receptoras olfativas ciliadas (ORNc). Neuronas receptoras olfativas microvellosas
(ORNm), células basales con abundante heterocromatina (Flechas punteadas negras),
células basales con poca heterocromatina (Flechas punteadas blancas), vaso sanguíneo
(VS), lamina basal (punta de flechas). Azul de toluidina.
Figura 7. Epitelio olfativo sensorial de la lamela de P. brachypomus. Neuronas receptoras
olfativas microvellosas (ORNm), Célula Cripta (CC). Células ciliadas no sensoriales
(CCN), células de soporte (CS), vaso sanguíneo (VS), Protrusión de la dendrita de las
6
neuronas receptoras olfativas ciliadas y microvellosas (punta de flechas). Azul de
toluidina.
Figura 8. Corte trasversal del bulbo olfativo de P. brachypomus. Capa del nervio olfativo
(CNO), Capa glomerular (CGL), Capa de células mitrales (CCM) y Capa interna de células
(CIC). H&E.
Figura 9. Corte trasversal del bulbo olfativo de P. brachypomus. Capa del nervio olfativo
(CNO), Capa glomerular (CGL), Capa de células mitrales (CCM) y Capa interna de células
(CIC). H&E.
Figura 10. Bulbo olfativo de P. brachypomus. A) Capa del nervio olfativo (CNO) y capa
glomerular (CGL) se observa: Pia madre (PM), glomérulos (GL), células mitrales (CM),
célula de glia (flechas punteadas), Paquete de fibras nerviosas (PFN) y vaso sanguíneo
(VS). B) Capa de células mitrales se observa: células mitrales (CM) y prolongaciones
dendríticas de estas células (punta de flechas). Azul de toluidina.
Figura 11. Capa de células mitrales y capa interna de células del bulbo olfativo de P.
brachypomus. Células mitrales (CM), células ruffed (CR), células granulares (flechas
punteadas), prolongaciones dendríticas de las células ruffed (punta de flechas) y vaso
sanguíneo (VS). Azul de toluidina.
Figura 12. Lamela olfativa de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 2. A) Células
granulares eosinofílicas (Flechas) núcleo central (NC). B) Epitelio olfativo no sensorial
(EONS), Células granulares eosinofílicas (Flechas), Tejido conectivo (TC). H&E.
Figura 13. Lamela olfativa de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 3. A) Células
granulares eosinofílicas (Flechas). B) Detalle de las células granulares eosinofílicas en el
epitelio olfativo no sensorial. C) Presencia de Células granulares eosinofílicas (Flechas)
en la región dorsal de la lamela olfativa. H&E.
Figura 14. Bulbo olfativo de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 2 A-E) Células
granulares (Flechas), vaso sanguíneo (VS). Capa del nervio olfativo (CNO), Pia madre
(PM) y capa glomerular (CGL). Azul de toluidina.
7
Figura 15. Bulbo olfativo de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 3 A-E) Células
granulares (Flechas), vaso sanguíneo (VS). Capa del nervio olfativo (CNO), Pia madre
(PM), capa glomerular (CGL) y célula mitral (CM). Azul de toluidina.
Figura 16. A) Vista dorsal del cerebro de P. brachypomus, que muestra el nivel de corte
de la figura de la derecha, bulbo olfatorio (BO), telencéfalo (T) B) Corte longitudinal del
bulbo olfatorio (BO), donde se observa el nervio olfatorio (NO), la inervación de los axones
provenientes de la roseta olfativa en el bulbo que conforman la capa del nervio olfatorio
(CNO) hasta llegar a la capa glomerular.
Figura 17. Niveles de Corte del bulbo olfativo de P. brachypomus.
Figura 18. Cortes trasversales del bulbo olfativo de rostral (A) a caudal (H) (ver figura 7),
donde se muestra el patrón de distribución de los glomérulos observados en los bulbos
olfativos de P. brachypomus. Agrupaciones glomerulares identificadas: Plexo anterior
(ap), Grupo dorsal (dc), Plexo de la cadena lateral (lc), Asociación de glomérulos del
grupo dorsal (a-e), Glomérulos de la tripleta ventral (u-w). Glomérulos identificados:
Glomérulo mediodorsal posterior1 (f), Glomérulo mediodorsal posterior2 (g), Glomérulo
mediodorsal (h), Glomérulo medioanterior (i), Glomérulo medio alargado (k), Glomérulo de
la cadena lateral2 (m), Glomérulo lateroventral posterior (q), Glomérulo ventroanterior (r),
Glomérulo ventroposterior (s) y Glomérulo ventromedial (t).
8
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Tiempos de deshidratación
Tabla 2. Mezclas de epón con óxido de propileno y tiempos de inclusión
Tabla 3. Datos del promedio de las variables de crecimiento de P. brachypomus en los
tres tratamientos de los dos tiempos evaluados. Valores con letras iguales no difieren
significativamente (P>0,05).
Tabla 4. Parámetros de Calidad de agua (promedio, mínimo y máximo) obtenidos durante
los 30 días de experimentación con P. brachypomus.
Tabla 5. Número de lamelas en diferentes especies de teleósteos.
9
LISTA DE CONVENCIONES
a-e, Asociación de glomérulos del grupo dorsal
AMPA, Ácido Aminometilfosfonico
ap, Plexo Anterior
BO, Bulbo Olfativo
CC, Células Cripta
CCM, Capa de Células Mitrales
CCN, Células Ciliadas No Sensoriales
CG, Célula Granular
CGE, Células Granulares Eosinofílicas
CGL, Capa Glomerular
CIC, Capa Interna de Células
CM, Células Mucosas
CNO, Capa del Nervio Olfativo
CR, Células Ruffed
CS, Células de Soporte
dc, Grupo Dorsal
DiI, 1'- Dioctadecil-3,3,3',3'- Tetramethilindocarbocianina-Perclorato.
EONS, Epitelio Olfativo No Sensorial
FN, Fibras Nerviosas
g, Glomérulo mediodorsal posterior
GL, Glomérulos
h, Glomérulo mediodorsal
i, Glomérulo medioanterior
IPA, Sal Ácida Isopropilamina de Glifosato
k, Glomérulo medio alargado
lc, Plexo de la cadena lateral
LO, Lámela Olfativa
10
LOT, Tracto Olfativo Lateral
m, Glomérulo de la cadena lateral2
MOT, Tracto Olfativo Medio
NC, Núcleo Central
NO, Nervio Olfativo
ORNc, Olfactory Receptor Neurons ciliadas
ORNm, Olfactory Receptor Neurons Microvellosas
ORNs, Olfactory Receptor Neurons
PFN, Paquete de Fibras Nerviosas
PGF, Prostaglandinas de la Serie F.
PM, Pia Madre
POEA, Piliexietilamina
q, Glomérulo lateroventral posterior
r, Glomérulo ventroanterior
Ra, Rafe
RO, Roseta Olfativa
s, Glomérulo ventroposterior
t, Glomérulo ventromedial
T, Telencéfalo
T1, tratamiento 1 control
T2, tratamiento 2 (0.1 mg/l)
T3, tratamiento 3 (1 mg/l)
TC, Tejido conectivo
TRPC2, Transient Receptor Potential C2
u-w, Glomérulos de la tripleta ventral
VS, Vaso Sanguíneo
11
RESUMEN
El glifosato, en su presentación comercial Roundup® Activo es un herbicida de amplio uso
en Colombia. Se ha reportado que en Piaractus brachypomus este herbicida puede
generar alteraciones a nivel cerebral incluyendo los bulbos olfatorios y se plantea que una
de sus posibles vías de entrada al sistema nervioso central es el sistema olfativo. Sin
embargo, en esta especie se desconoce su conformación histológica, la conectividad e
inervación de la roseta - bulbo olfativo si estas son alteradas o no por este herbicida. Se
utilizaron 45 alevinos de cachama blanca tratados con tres dosis (0, 0.1 y 1 mg/l) de
Roundup® Activo durante un mes. Trascurrido un mes los cerebros y rosetas olfativas
fueron disectados, fijados y procesados para las técnicas de Nissl, H&E y MOAR. Se
realizó el trazado anterógrado (Roseta-Bulbo olfativo) con cristales de Dil. No se
presentaron diferencias significativas en los datos de crecimiento registrados durante el
experimento entre los tres tratamientos evaluados. P. brachypomus presenta bulbos
olfativos sésiles y una roseta olfativa redondeada con 26 a 28 las lamelas radiales. El
epitelio olfativo se distribuye de manera aleatoria, en el epitelio sensorial se identificaron
tres tipos de neuronas sensoriales olfativas: las microvellosas, las ciliadas y las células
cripta y en epitelio olfativo no sensorial las células ciliadas no sensoriales, las células
mucosas, las células de soporte y las células basales. El bulbo olfativo está compuesto
por cuatro capas: la capa del nervio olfativo, la capa glomerular, la capa de células
mitrales y la capa interna de células, adicionalmente se identificaron 3 tipos de células
neuronales: mitrales, ruffed y granulares. Los individuos expuestos a Roundup® Activo
presentan células granulares que se identificaron principalmente en región basal del
epitelio olfativo no sensorial, así como asociadas a los vasos sanguíneos de la pía madre
en el bulbo olfativo. Fueron identificados 10 glomérulos como unidades morfológicas
individuales, entre los que se destacan los del grupo lateral, la región media y la región
ventral del bulbo. El patrón de inervación y la organización topográfica de los glomérulos
anteriormente descritos, no presentaron diferencias en los tres tratamientos evaluados. La
presencia de células granulares en los tejidos del sistema olfativo de P. brachypomus
demuestra que las concentraciones subletales Roundup® Activo (0.1 y 1 mg/l) utilizadas
en este trabajo causan alteraciones a nivel tisular en la roseta y bulbo olfativo, razón por
la cual se plantea la idea de que el sistema olfativo es una de las posibles vías de entrada
12
del Roundup® Activo al sistema nervioso central. Finalmente teniendo en cuenta que el
sistema olfativo está directamente implicado procesos vitales para los peces como la
alimentación, la reproducción y el reconocimiento intra e inter específico; exposiciones
prolongadas a este herbicida podrían afectar estos procesos vitales para el desarrollo de
P. brachypomus y su interacción con el ambiente.
13
1.
JUSTIFICACIÓN
El glifosato es un herbicida de amplio espectro y se reporta que es el más usado en el
mundo. Sin embargo, el uso del glifosato no solo afecta los ecosistemas terrestres, este
también puede llegar a los ecosistemas acuáticos, ya sea por lixiviación, escorrentía,
aspersión accidental y/o por el viento (Kolpin et al. 2006). Varios estudios reportan los
daños que puede causar este herbicida en los organismos acuáticos, especialmente
sobre los peces, dentro de las que se han descrito alteraciones a nivel celular y tisular que
tienen grandes implicaciones en aspectos importantes de la vida como son el
comportamiento y la reproducción (Lushchak et al. 2009, Glusczak et al. 2006).
En Colombia, bajo la formulación comercial Roundup® Ultra, el glifosato aparte de ser
utilizado en las prácticas tradicionales agrícolas para el control de arvenses, también es
utilizado en combinación con otras sustancias surfactantes para la erradicación de cultivos
ilícitos. Sin embargo, para la erradicación de estos cultivos, se utilizan dosis muy altas de
Roundup® Ultra, los fabricantes de este producto recomiendan que las concentraciones
para la mezcla de aspersión estén entre 1,6 y 7,7 % y que la tasa aspersión sea de 2,33
l/ha, pero en Colombia se utilizan concentraciones de hasta 44 % y una tasa de aspersión
de 30,8 l/ha (Eslava et al. 2007).
Considerando que se ha reportado que el Roundup® causa problemas en las superficies
respiratorias de los organismos acuáticos (Dinehart et al. 2010), y que en Cachama
Blanca (Piaractus brachypomus) existen estudios que demuestran las alteraciones
morfológicas causadas por esta formulación de glifosato en órganos como hígado, riñón,
estómago, intestino, branquias, piel y cerebro (Eslava et al. 2007). Aun así, son pocos los
estudios que se han realizado sobre el efecto de este herbicida a nivel del sistema
nervioso central, en particular en el sistema olfativo. Los trabajos adelantados por el grupo
de Sanidad de la Universidad de los Llanos reportan alteraciones en el telencéfalo y los
bulbos olfativos de esta especie, planteando que una de las posibles vías de entrada de
este herbicida al sistema nervioso central es el sistema olfativo.
14
A pesar que el cultivo de P. brachypomus, ha sido uno de los más importantes en
Colombia en las últimas décadas, ocupando el tercer lugar de los peces de consumo más
cultivados (CCI 2011, Pineda et al. 2004). En términos generales se conoce poco de la
biología básica y la conformación histológica de sus tejidos. Algunos de estos estudios
han sido adelantados por el grupo de Ictiología de la Universidad Militar Nueva Granada,
enfocados en la descripción histológica del sistema digestivo, hipófisis, ganglios de la raíz
dorsal y cerebro de esta especie (Caldas et al. 2008, Jaramillo et al. 2009, Muñoz et al.
2006, Vargas et al. 2006).
Sin embargo la conformación tisular del sistema olfativo, la inervación y conectividad de la
roseta olfativa- nervio olfativo - bulbo olfativo, en cachama blanca no han sido estudiadas
en detalle. A pesar de ser uno de los sistemas sensoriales más importantes en la
interacción de los peces con su ambiente por estar relacionado directamente con la
obtención de alimento, la defensa de predadores y la reproducción (Hamdani & Døving
2007).
Teniendo en cuenta las razones anteriormente expuestas y que P. brachypomus es una
especie endémica de las regiones de la Orinoquía y Amazonía (Agudelo et al. 2011), las
cuales son sometidas a continuas fumigaciones con herbicida, esta especie sería un buen
modelo estudio para determinar los efectos causados por el Roundup® Activo.
Este estudio busca describir de manera detallada las posibles alteraciones tisulares
generadas por dos concentraciones subletales de Roundup® Activo (0.1 y 1 mg/l) sobre
las diferentes estructuras del sistema olfativo de P. brachypomus. De esta forma es
posible corroborar y enriquecer los reportes acerca de los posibles efectos negativos de
este herbicida con el fin de promover eventualmente su mejor manejo y/o control, además
de contribuir con el conocimiento relacionado a la biología básica de la especie.
15
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1.
CACHAMA BLANCA (Piaractus brachypomus)
Reino:
Animalia
Filo:
Chordata
Clase:
Actinopterygii
Orden:
Characiformes
Familia:
Characidae
Subfamilia: Serrasalminae
Género:
Piaractus
Especie: P. brachypomus (Cuvier, 1818)
Figura 1. Alevino de P. brachypomus (www.wetwebmedia.com).
Nombre común: Cachama, Cachama blanca, Paco, Pacú blanco, Morocoto, Pirapitinga,
Caranha, Tambaquí.
2.1.1. Características Morfológicas
Es un pez de color plateado con la región dorsal oscura, de cuerpo romboidal, posee de
70 a 89 escamas cicloideas pequeñas. Tiene abdomen sin sierras y espina predorsal
ausente. La aleta adiposa no posee radios, en cambio la dorsal posee de 12 a 13 radios.
Los adultos y juveniles tienen una mancha oscura en el opérculo y tonalidades de rojo
16
intenso en la parte anterior del abdomen (Figura 1.). Se ha reportado una longitud de
hasta 85 cm y un peso de 20 Kg (Salinas & Agudelo 2000).
2.1.2. Hábitat
P. brachypomus es un pez originario de las cuencas de los ríos Orinoco, Amazonas y sus
afluentes, (Díaz & López 1993, González 2001), vive en aguas con temperaturas de 23 a
30 C, con una concentración de oxígeno disuelto de 3 a 6.5 mg/l y pH de 6 a 7.5 (Salinas
& Agudelo 2000). En el Amazonas los juveniles por lo general, se encuentran en lagos de
aguas claras entre las raíces de las macrófitas, y los adultos en los tributarios de los ríos y
sus cabeceras. En el Orinoco la cachama tiene hábitos diurnos, vive asociada a áreas
cubiertas de gran cantidad de vegetación y comúnmente se encuentra en el cauce
principal de los ríos, esteros, lagunas y caños (Agudelo et al. 2011).
2.1.3. Hábitos Alimenticios
Es una especie omnívora predominantemente herbívora en estado adulto. La dieta de P.
brachypomus varía durante diferentes etapas de su ciclo de vida, en los primeros estadios
larvales los individuos se alimentan de plancton, mientras que la dieta de los juveniles y
adultos, se basa en frutos en forma de baya o drupa como la guayaba (Psidium guajaba)
y guayabilla (Bellusia grassularoides). Se han registrado en los contenidos estomacales
semillas de Sapotáceas (Pouteria sp.), Arecacea (Geonoma sp.), Anacardiacea (Spondias
sp.) y Pasifloraceas (Passiflora sp.) (guayaba y guayabilla), semillas de reventillo (Mabea
sp.), carutillo (Genipa sp.), jobos (Spondias mombin) totumos (Crescentia cujete), y
gramíneas (Oryza sp.) (Salinas & Agudelo 2000). Sin embargo durante los meses de
sequía, cuando los peces abandonan los bosques inundados y retornan al lecho de los
ríos y lagos, aumenta el consumo de insectos acuáticos, larvas, invertebrados bentónicos,
crustáceos planctónicos entre otras fuentes de origen animal. Por tal motivo se considera
un pez oportunista que cambia sus hábitos alimenticios, según la disponibilidad de estos
en el medio ambiente (Agudelo et al. 2011).
17
2.1.4. Reproducción
La cachama alcanza su madurez sexual después de los tres o cuatro años de edad. Tiene
una estrategia reproductiva estacional, en la cual desovan solo durante la época de lluvias
una vez al año con mayor intensidad en los meses de Mayo y Junio, estos desoves son
completamente sincronizados y adaptados a los cambios hidrobiológicos. La fecundidad
de esta especie es alta, en promedio una hembra puede poner entre 193.000 y 1,423.000
ovocitos. Las hembras, colocan sus huevos en el cauce principal de los ríos y no tienen
cuidado parental (Agudelo et al. 2011).
2.1.5. Piscicultura
P. brachypomus es el pez nativo de mayor importancia a nivel comercial en Colombia.
Debido a su amplia producción ocupa el tercer puesto de los peces más cultivados en el
país después de la Tilapia roja y la plateada. Según el informe de Pesca y Acuicultura
Colombia 2010 de la Corporación Colombia Internacional CCI, para el 2010 se presentó
una producción cercana a las 8372 toneladas, siendo el departamento del Meta el mayor
productor con 2422 toneladas. La producción de la cachama incremento un 17,83% con
respecto al informe del año anterior. Por otra parte los desembarcos de producto
pesquero de consumo reportados para el 2010 de cachama en la región del Orinoquía
fueron de 33,8 desembarcos, que comparados con los años anteriores han ido
disminuyendo, debido a que para el 2005 se reportan cerca de 211,1 siendo el mayor en
los últimos diez años, en el 2006 y 2007 hubo 51, 5 y 50,2 desembarcos respectivamente
y para el 2009 esta cifra alcanzo 41 desembarcos (CCI 2011).
En Colombia el cultivo de cachama es uno de los más desarrollados entre los peces
dulceacuícolas de cultivo (González 2001). Las características que favorecen el cultivo de
la cachama son: rápido crecimiento, excelente capacidad de conversión alimenticia,
hábitos alimenticios omnívoros, por lo que se adaptan fácilmente a recibir una gran
variedad de alimentos naturales y sobrantes de procesos industriales y domésticos. Las
cachamas aceptan alimento concentrado, soportan en cierto nivel parásitos y
enfermedades, se adaptan a aguas de diversas características químicas pero carentes de
tóxicos, se desarrollan muy bien en temperaturas entre los 23°C y 30°C en promedio y
18
resisten grandes bajas de oxígeno disuelto, mientras esto no se prolongue mucho tiempo
(Díaz & López 1993). Además de ser una especie de fácil manejo en estanques de cultivo
(Estévez 1989), tiene alta aceptación en el mercado, se reproduce en condiciones de
cultivo, soporta altas densidades, resiste la manipulación y el transporte (Guerra et al.
1996).
2.2.
SISTEMA OLFATIVO
La vida de cualquier ser vivo depende de varios procesos fundamentales como: la
reproducción, la alimentación, la evasión de predadores, el reconocimiento intra e
interespecífico y en algunos las migraciones; en los peces estas funciones pueden ser
mediadas a través del sistema olfativo, donde participan diferentes tipos de moléculas ya
sean amino ácidos, sales biliares, prostaglandinas o esteroides gonadales (Hamdani &
Døving 2007, Hara 1994, Labergea & Hara 2001).
Múltiples investigaciones se han desarrollado para determinar en qué comportamientos
específicos intervienen estas moléculas. En estudios realizados sobre Oncorhynchus
mykiss, se evidenció que los aminoácidos son muy importantes para desencadenar
comportamientos alimenticios (Speca et al. 1999). También se reporta que las hormonas
gonadales o sus metabolitos, contenidos en la orina del pez, al ser expulsados pueden
indicar a los demás individuos el estado reproductivo del pez que las liberó, mediando
comportamientos de apareamiento (Liley & Stacey 1983). El rol de las sales biliares no es
muy bien conocido, pero se ha propuesto que pueden estar involucradas en los procesos
de migración en ciertas especies (LI & Sorensen 1997), también son reconocidas por
alterar el comportamiento de algunas especies cuando están presentes en el agua
circundante (Hara 1994).
Numerosos estudios han revelado que las prostaglandinas tienen una rol importante en la
reproducción, por lo cual se cree que otros peces también utilizarían estas moléculas
como feromonas reproductivas (Moore & Waring 1996, Munakata & Kobayashi, 2010). Por
ejemplo, las prostaglandinas de la serie F (PGF), tienden a estar involucradas en la
ruptura folicular durante la ovulación de los peces. Un estudio realizado en Carassius
auratus, revela que una mezcla entre PGF2α y 15-keto PGF2α es utilizada por estos peces
19
como una feromona post-ovulatoria (Eom 2009, Goetz & Garczynski 1997). Se cree que
todas estas moléculas son detectadas por mecanismos diferentes de recepción y
traducción en el sistema olfativo del pez (Labergea & Hara 2001).
2.2.1. Roseta olfativa
En los teleósteos, el órgano olfativo está localizado encima de la boca. Consiste en una
cavidad olfatoria, que se conecta con el exterior a través de las narinas, teniendo contacto
directo con el flujo de agua (Hamdani & Døving 2007). En los peces como en todos los
vertebrados las principales neuronas sensoriales se encuentran en el epitelio sensorial,
que en peces se encuentra en la roseta olfativa, la cual está compuesta por una serie de
lamelas olfativas (Sorensen et al. 1991). Los estudios demuestran la gran diversidad
morfológica de la roseta olfativa, en cuanto a cantidad, disposición de lámelas y la
distribución del epitelio sensorial y no sensorial (Belanger et al. 2003, Kumari 2008, Mana
& Kawamura 2002, Mandal et al. 2005), lo cual refleja el grado de desarrollo de las
especies y el ambiente que habitan (Zeiske et al. 1992).
En la lámela olfativa se distinguen dos tipos de epitelio: el sensorial y el no sensorial. En
términos generales el epitelio sensorial está constituido por tres tipos de neuronas
receptoras olfativas (ORNs por sus siglas en ingles Olfactory Receptor Neurons): las ORN
ciliadas (ORNc), las ORN microvellosas (ORNm) y las células cripta (CC).
Las ORNc pueden ser consideradas generalistas, debido a que responden a diferentes
sustancias odoríficas como aminoácidos y sales biliares. A diferencia de las ORNm que
son más específicas, pues solo responden a nucleótidos y aminoácidos (Hansen et al.
2003, Sato & Suzuki 2001, Speca et al. 1999), sustancias odoríferas biológicamente
importantes (Thommesen 1983). Por último las células cripta, son consideradas como una
característica común entre los teleósteos (Hansen & Finger 2000). Estas células están
implicadas en la detección de feromonas sexuales (Hamdani & Døving 2002, Lastein et al.
2006,). Es muy importante mencionar que las células cripta son continuamente
remplazadas debido a las lesiones axonales o químicas que sufren (Saucier & Astic
1995).
20
El epitelio no sensorial es un epitelio estratificado, que contiene células mucosas, células
basales y células ciliadas no sensoriales. Este epitelio brinda protección al epitelio
sensorial en caso de una lesión mecánica o por sustancias peligrosas, mantiene la
película de mucus sobre todo el epitelio, una función muy importante, teniendo en cuenta
que este es el medio en el cual se difunden las partículas odoríficas (Ghosh & Chakrabarti
2009, 2010). Por último las células ciliadas no sensoriales podrían ser las responsables
de controlar la calidad del agua que ingresa en esta zona (Ghosh & Chakrabarti 2011).
2.2.2. Bulbo olfativo
En general para los teleósteos el bulbo olfativo (BO) tiene una estructura histológica
laminar, compuesta por cuatro capas principales (Hamdani & Døving 2007, Labergea &
Hara 2001, Villanueva & Bryd 2009, Zielinski & Hara 2007):
1) Capa del Nervio Olfativo (CNO), a esta capa llegan todos los axones aferentes del
epitelio olfativo, cubriendo la mayor superficie del bulbo excepto la región más posterior,
en esta capa también se encuentran células gliales entre los axones (Bryd & Brunjes
1995).
2) Capa Glomerular (CGL), está compuesta por estructuras sinápticas esféricas
denominadas glomérulos, estas estructuras están compuestas por las terminales axónicas
de las ORNs (Baier & Korsching 1994), las cuales hacen contacto sináptico con las
dendritas de las neuronas olfativas de salida (Células Mitrales y células Ruffed) y las
interneuronas juxtaglomerulares que participan en la modulación de la actividad neuronal
dentro del BO (Zielinski & Hara 2007).
3) Capa de Células Mitrales (CCM), en esta capa se encuentra el soma de las células
mitrales y Ruffed, cuyos axones se proyectan hacia el telencéfalo (Labergea & Hara
2001). Las células mitrales son reconocidas como las principales neuronas de salida en el
bulbo olfativo de los vertebrados. Estas células se caracterizan por su soma triangular u
ovoide (Dryer & Graziadei 1994, Oka 1983). El estudio realizado por Fuller et al. 2009,
describe dos tipos de células mitrales según su morfología: (1) células que tienen una sola
dendrita acompañada de uno o más ramificaciones y (2) células con múltiples dendritas
21
que tienen varias ramificaciones, por lo general uno cerca del otro.
En estudios realizados en C. auratus y Cyprinus carpio se reporta que el diámetro de las
células mitrales es de 10 a 25 m (Kosaka & Hama 1982, Oka1983), en Danio rerio el
diámetro de las células mitrales varia de 4 a 18 m y su área es de 31 a 96 m2 (Fuller et
al. 2009). Las células ruffed son neuronas de salida, que han sido identificadas en peces
como Carassius carassius, Chondrostoma polylepis, C. carpio, Tinca tinca, O. mykiss,
Parasilurus asotus, Conger myriaster, Oncorhynchus tshawytscha entre otros, sin
embargo no se han reportado en otros grupos de animales (Alonso et al. 1987, Kosaka &
Hama 1980, Matz 1995). Fuller & Bryd 2005 reportan que las células ruffed en D. rerio
tienen somas ovoides o esféricos, con diámetros de 7 a 15 m y que su característica
típica es que presentan una protrusión significativa de la membrana en el segmento inicial
del axón.
4) Capa Interna de Células (CIC), es el núcleo interior del BO que contiene numerosas
interneuronas inhibitorias denominadas células granulares. Estas células se caracterizan
por no tener axón, sus dendritas se extienden hacia la capa de células mitrales donde se
crean interacciones sinápticas reciprocas con las dendritas, el soma y los segmentos
iniciales de los axones de las células mitrales (Labergea & Hara 2001).
2.2.3. Glomérulos: unidades funciónales del sistema olfativo
Los glomérulos son característicos de todos los vertebrados y representan el primer punto
de integración de señales del sistema olfativo (Allison & Warwick 1949). La mayoría de los
axones de las ORN convergen en glomérulos individuales donde hacen contacto
sinápticos con las células mitrales o ruffed (Labergea & Hara 2001). Se cree que los
glomérulos son las unidades funcionales del bulbo olfativo (Allison & Warwick 1949, Le
Gros Clark 1975), Esta hipótesis esta soportada por estudios electrofisiológicos y de
mapeo, que muestran que las respuestas a ciertos estímulos odoríficos, que están
localizados en una región especifica en el bulbo olfativo que pueden corresponder a una
unidad glomerular (Buonviso & Chaput 1990; Imamura et al. 1992, Lancet et al. 1982,
Stewart et al. 1979).
22
En teleósteos especialmente en D. rerio, Baier & Korsching 1994, realizó un estudio
donde se describe la organización espacial de los glomérulos en el bulbo olfativo. Se
identificaron 22 glomérulos, que presentaron las mismas características morfológicas en
todos los individuos evaluados, presentando simetría bilateral para ambos bulbos.
Concluyendo así que la organización glomerular, presenta un patrón estereotipo, el cual
fue similar al encontrado en C. auratus.
Ya entendida la topografía glomerular, el siguiente paso es determinar que función tiene
cada glomérulo. Para lo cual Sato et al. 2005, realizó un estudio con transgénicos de pez
zebra caracterizando la expresión de OMP (Olfactory Marker Protein) y TRPC2 (Transient
Receptor Potential C2) en las neuronas receptoras olfativas y evidenciaron que la
proyección axonal de estas neuronas hacia el bulbo es mutuamente exclusiva para
diferentes regiones de la capa glomerular. Por otra parte Goyaso et al. 2011 describieron
la distribución inmunoreactiva para Calretinina (CR) y S100, proteínas fijadoras de calcio
encontrando que cada una se proyectaba en diferentes regiones glomerulares del bulbo,
aunque hacia la parte ventral del bulbo se encontraban las dos. Estos estudios apoyan la
idea, que para cada receptor odorífero hay una unidad morfológica glomerular (Hamdani
& Døving 2007).
2.2.4. Vías olfativas
Como ya se mencionó anteriormente cada tipo de ORNs (ciliadas, microvellosas y cripta),
responden a un conjunto específico de sustancias odoríficas que así mismo producen a
diferentes respuestas comportamentales. En consecuencia, se cree que el sistema
olfativo de los peces está organizado en tres vías paralelas al epitelio sensorial que van a
través del bulbo y el tracto olfativo hacia el telencéfalo (Hamdani & Døving 2007).
Se han realizado múltiples experimentos, colocando con precisión cristales de DiI en la
región glomerular del bulbo olfativo con el fin de establecer las conexiones que se forman
entre las células primarias ORNs y las neuronas secundarias del BO y cómo los axones
de estas últimas forman el tracto olfativo (Hamdani & Døving, 2007). Es así que se
determinó que los axones de las neuronas sensoriales ciliadas terminan en las neuronas
secundarias, cuyos axones forman la parte media del tracto olfativo medio. (Hamdani &
23
Døving, 2002). Las células cripta al llegar a las neuronas secundarias forman la región
lateral del tracto olfativo medio (Hamdani & Døving 2006) y las neuronas sensoriales
microvellosas hacen contacto con las neuronas secundarias que forman el tracto olfativo
lateral (Hamdani. et al. 2001).
El tracto olfativo se divide en región media (MOT) y lateral (LOT) y su función es trasmitir
la información odorífica a los hemisferios telencefálicos. Aunque se presentan variaciones
entre especies de peces, es usual que las proyecciones del LOT lleguen a la región dorsal
y posterior del telencéfalo (Levine & Dethier 1985, Resink et al. 1987). La región MOT
tiene dos ramificaciones importantes: la dorsolateral y la ventromedial. Esta última inerva
la región ventral del telencéfalo, el área preóptica y el diencéfalo. La agrupación
dorsolateral inerva varias áreas de la parte dorsal y ventral del telencéfalo, como también
el área preóptica y el diencéfalo (Resink et al. 1987, Stacey & Kyle 1983).
Figura 2. Esquema que representa las tres vías del sistema olfativo en peces,
observando las distribuciones axónicas de las células cripta (rojo), las neuronas
sensoriales ciliadas (azul), y las neuronas sensoriales microvellosas (verde), en el bulbo
olfativo y el tracto olfativo (Tomado de Hamdani & Døving, 2007).
2.3.
GLIFOSATO - Roundup®
Los herbicidas son ampliamente usados en ecosistemas terrestres y acuáticos para
controlar las arvenses. Su uso ha generado serias preocupaciones sobre los efectos
24
potencialmente adversos de estos químicos en el ambiente y en la salud humana
(Lushchak et al. 2009). Durante las últimas décadas, el desarrollo de las actividades
humanas ha repercutido en la disminución de la calidad de los ambientes acuáticos,
particularmente por la contaminación extensiva con pesticidas y otros contaminantes, los
cuales pueden ser transportados a los ambientes acuáticos por diferentes vías (Evrard et
al. 2010).
El Roundup® es una presentación comercial del glifosato. Este es el herbicida con mayor
espectro y el más usado en el mundo (Kolpin et al. 2006), siendo empleado para controlar
muchas plagas y arvenses en las prácticas agrícolas (Evrard et al. 2010). En Colombia la
formulación comercial Roundup® Activo se utiliza como herbicida en la agricultura
tradicional, como desecante de granos, madurante de la caña de azúcar y además para la
erradicación forzosa de cultivos ilícitos por medio de aspersiones aéreas (Nivia 2001,
Rodón-Barragan et al. 2007).
Esta última práctica es apoyada por el gobierno nacional y justificada por ayudar en la
destrucción de los cultivos de coca y amapola, que son la fuente de financiación de los
grupos al margen de la ley (Eslava et al. 2007). Sin embargo, falta definir mejor las
implicaciones y daños que puede causar el Roundup® Activo y sus surfactantes quew aun
son desconocidos sobre los ecosistemas terrestres y acuáticos circundantes al cultivo
(Ramírez et al. 2004).
2.3.1. Naturaleza y efectos
El glifosato es un ácido, con clase II de toxicidad (moderadamente tóxico según la
categorización de la agencia de protección ambiental de los Estados Unidos), pero
comúnmente es usado en forma de sal de isopropilamina. Es una sustancia polar,
altamente soluble en agua que hace complejos fácilmente, se adhiere fuertemente a las
partículas de suelo durante 45 a 60 días después de la aplicación (Peruzzo et al. 2008).
El uso del glifosato como herbicida fue propuesto por primera vez por los científicos de la
compañía Monsanto en 1970 (Lushchak et al. 2009). La formulación de Roundup® fue
propuesta en 1974 y contenía glifosato como ingrediente activo (48%) junto con el
25
surfactante no iónico piliexietilamina POEA (15%), adicionado para incrementar la
eficiencia de los ingredientes activos porque promueve la penetración del herbicida a
través de la cutícula de la planta (Lushchak et al. 2009, Cavalcante et al. 2008, Giesy et
al. 2000, Dinehart et al. 2009).
Las formulaciones comerciales del glifosato generalmente son más tóxicas que el
glifosato puro (Cavalcante et al. 2008), principalmente debido a los surfactantes, como
POEA usado en la formulación del Roundup®, el cual es mucho más tóxico que el mismo
glifosato para los organismos acuáticos (Cavalcante et al. 2008). Estas formulaciones son
rápidamente disipadas en aguas superficiales, sufren una biodegradación a AMPA (ácido
aminometilfosfonico), el cual tiene la misma toxicidad que el glifosato (Giesy et al. 2000,
Monheit 2003), posteriormente es degrado a metilamina formaldehido (Nivia 2001), y
finalmente a dióxido de carbono (CO2) y amonio (NH3) (Evrard et al. 2010, Gluscak et al.
2007). Se reporta que esta degradación es más rápida en condiciones aeróbicas que
anaeróbicas (Eslava et al. 2007).
2.3.2. Efectos sobre los ecosistemas acuáticos
Por medio de la lixiviación, escorrentía, aspersión accidental y/o por el viento, las fuentes
acuáticas se convierten finalmente en los reservorios de sustancias tóxicas como el
Roundup® y de sus metabolitos secundarios (Eslava et al. 2007, Ramírez et al. 2004). Un
estudio realizado en la Pampa Argentina encontró que las concentraciones de glifosato en
los cuerpos de agua son similares a las concentraciones aplicadas en los cultivos
cercanos y que este es transportado por escorrentía (Peruzzo et al. 2008).
El glifosato se encuentra en mayor concentración en los sólidos suspendidos sobre el
agua que en el fondo. Las diferencias de concentración entre los lugares de aplicación y
los cuerpos de agua cercanos depende principalmente de la precipitación, a mayor
precipitación mayor escorrentía y por lo tanto mayor transporte de glifosato hacia el agua
(Peruzzo et al. 2008). Sin embargo, en condiciones de laboratorio se ha observado que la
escorrentía
del
glifosato
y
de
su
producto
de
degradación
AMPA
(ácido
aminometilfosfónico) puede alcanzar hasta 1 metro de profundidad, lo cual sugiere un
riesgo para el ambiente acuático (Contardo-Jara et al. 2009).
26
Se reporta que el glifosato puede permanecer en ambientes acuáticos durante 1 o 2
semanas por lo menos (Dinehart et al. 2009) mientras que el surfactante POEA persiste
durante 3 a 4 semanas (Dinehart et al. 2010). Además un estudio realizado en
Lumbricuslus variegatus, demostró que la bioacumulación del Roundup® Ultra
(formulación comercial con 41.5% de glifosato y 16% de POEA) aumenta con la
concentración del herbicida en el medio; también se ha reportado bioacumulación en
carpa y tilapia después de tres días de exposición, donde el POEA aumenta la tasa de
acumulación (Contardo-Jara et al. 2009).
Se han estudiado los efectos del glifosato y su formulación en diferentes organismos
acuáticos, los cuales producen diferentes grados de toxicidad (Achiorno et al. 2008). Los
surfactantes no iónicos, como el POEA, causan problemas en las superficies respiratorias
de los organismos acuáticos (Dinehart et al. 2009). Un estudio realizado por Lushchak et
al. 2009, mostró que concentraciones bajas de herbicida puede causar efectos muy
marcados en peces. Se reporta que la toxicidad aguda del Roundup® para peces se
encuentra en un rango de 2 – 55 mg/l, pero varía según la especie, el estadio de
desarrollo, la temperatura del agua, el pH y la dureza (Ramírez et al. 2004).
Un estudio realizado por Glusczak et al. 2006 en Leporinus obtusidens y por Glusczak et
al. 2007 en Rhamdia quelen, especies de agua dulce, que habitan al sur de Brasil, mostró
que la actividad de la acetílcolinesterasa en el cerebro disminuye a causa de la exposición
a POEA. Debido a la disminución en los niveles de la enzima, se acumula acetilcolina
causando alteraciones en el nado y letargia, este estudio confirma que el POEA es el
componente más tóxico del herbicida Roundup®.
La reducción de la acetílcolinesterasa encontrada en Prochilodus lineatus en el cerebro y
el músculo después de 96 h de exposición también fueron encontrados en L. obtusidens y
R. quelen expuestos al mismo herbicida (Gusczak et al. 2006, Modesto & Martinez, 2010).
Modesto & Martínez 2010 hicieron el primer reporte de inhibición de acetíl colina en el
musculo de peces expuestos a glifosato, la acumulación de acetíl colina debido a la
reducción de la actividad de la enzima puede afectar el comportamiento reproductivo de
los peces (Saglio & Trijasse 1998; Bretaud et al. 2000).
27
Uno de los pocos estudios realizados del efecto del Roundup® sobre el sistema olfativo,
fue el realizado por Tierney et al, 2007, donde a través de electro-olfatogramas en O.
mykiss, determinaron una disminución en la respuesta neurofisiológica cuando los
individuos eran expuestos 1 mg/l de Roundup®, en concentraciones mayores (10 mg/l) se
presentaron respuestas de evasión a este herbicida.
Algunos estudios realizados con juveniles de cachama blanca concluyen que, el
Roundup® genera alteraciones patológicas, en las branquia, hígado, riñones, piel y
cerebro (Eslava et al. 2007). En el caso del cerebro específicamente en los bulbo olfativos
y el telencéfalo se encontraron células granulares eosinofílicas, que pueden estar
asociadas con la activación o aceleración de los procesos apoptóticos que sufren las
neuronas (Ramírez et al. 2008).
28
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Describir las vías olfativas (roseta - bulbo olfativo) y establecer el efecto del Roundup®
Activo sobre la roseta olfativa y el bulbo olfativo en alevinos de Cachama Blanca
(Piaractus brachypomus).
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Describir la conformación histológica de la roseta olfativa y el bulbo olfativo.

Describir la distribución de las inervaciones de la roseta olfativa en el bulbo
olfativo.

Definir las alteraciones histopatológicas causadas por dos concentraciones de
Roundup® Activo en la roseta olfativa y el bulbo olfativo.

Determinar las curvas de crecimiento de los alevinos de P. brachypomus.
29
4.
MATERIALES Y MÉTODOS
4.1. UBICACIÓN DEL ENSAYO
El estudio se realizó en los Laboratorios de Embriología y Fisiología Animal del programa
de Biología Aplicada, de la Facultad de Ciencias Básicas de la Universidad Militar Nueva
Granada, sede Campus Cajicá (Cundinamarca), a una altitud de 2558 msnm.
4.2.
MATERIAL BIOLÓGICO
Se trabajó con alevinos de Cachama blanca (P. brachypomus) de 30 días después de la
eclosión de un mismo desove, los cuales fueron adquiridos en la estación piscícola del
Instituto de Acuicultura de los Llanos.
Estos peces fueron mantenidos en acuarios de vidrio de 40 L de agua, con aireación
constante y sin filtro, se alimentaron tres veces al día (9:00, 12:00 y 16:00 horas) con
“Mojarrina” al 35% de proteína bruta ajustada al 5% de la biomasa total. La temperatura
promedio del agua se mantuvo entre 24-29 ºC, con un fotoperíodo de 12:12 h
(luz/oscuridad). Los parámetros de calidad de agua (oxígeno disuelto: mayor de 3 mg/l,
pH: 6.5 a 8.5, amonio: 0.1 mg/l) fueron medidos semanalmente.
4.3.
SUSTANCIA EXPERIMENTAL
En el experimento se utilizó la marca comercial Roundup® Activo del herbicida glifosato,
que está compuesto por un 48% de sal ácida isopropilamina de glifosato (IPA) y
surfactante que para esta formulación la casa Monsanto no aclara cual es y en que
porcentaje lo contiene (Tsui y Chu, 2003; Oldham et al., 2002).
Con el fin de evitar los efectos deletéreos del glifosato sobre el ambiente, el agua que se
utilizó en el experimento se mantuvo en tanques plásticos por un periodo de 30 días para
permitir la evaporación y transformación del herbicida y pasado este tiempo fue percolada
en el suelo (Soso et al., 2007).
30
4.4.
DISEÑO EXPERIMENTAL
El diseño experimental fue completamente aleatorizado con tres replicas por tratamiento.
El estudio evaluó dos concentraciones subletales de herbicida Roundup® Activo, de la
siguiente manera: el tratamiento 1 sin Roundup®, el tratamiento 2 con una concentración
0.1 mg/l de Roundup® Activo y el tratamiento 3 contenía una concentración de 1 mg/l de
Roundup® Activo. En cada unidad experimental (acuario 40 L) se manejó una densidad
de 20 peces/acuario. Se realizaron recambios diarios del 50% del volumen de agua,
manteniendo la concentración a través de la adición de la mitad de la dosis (RondonBarragan et al., 2007). Los peces fueron mantenidos durante 30 días bajo estas
condiciones, transcurrido este tiempo se registraron variables de crecimiento (peso, la
longitud total y estándar).
4.5.
OBTENCIÓN DE MUESTRAS
Se seleccionaron 16 individuos por tratamiento aleatoriamente para procesamiento
histológico, estos peces fueron anestesiados con Benzocaina (0.1 g/L) y posteriormente
sacrificados por un corte medular a nivel cervical. Este trabajo siguió los lineamientos
indicados para el manejo peces ético de los en la investigación (CCAC guidelines on: the
care and use of fish in research, teaching and testing, 2005).
De los 16 individuos sacrificados de cada tratamiento, 13 fueron fijados con una solución
de formaldehído al 4%, ajustado a pH 7.2-7.4 a 4°C realizando una ventana craneal para
mejor penetración del fijador. Los 3 restantes se utilizaron para el procesamiento de
Microscopia Óptica de Alta Resolución.
4.6.
TINCIÓN H&E Y NISSL
Después de la fijación con formaldehído al 4% se extrajeron las rosetas y bulbos olfativos
de 8 individuos por tratamiento. La deshidratación consistió en tres cambios de media
hora en alcohol de 95%, tres cambios de Iso-propanol por el mismo tiempo y aclaramiento
con xilol por dos minutos. Finalmente los tejidos fueron impregnados (dos cambios de una
hora) e incluidos en parafina Histopat® con punto de fusión entre 56-59°C.
31
Se realizaron cortes transversales de 5 m de espesor, con un micrótomo rotatorio HM340E. Para la coloración de las secciones histológicas de al roseta y el bulbo olfativo de 5
individuos de cada tratamiento se tiñeron con el protocolo modificado de la tinción de
Harris H&E (Gómez et al., 2010). Por otra parte, con el protocolo modificado de Nissl
(Gridley 1960), se tiñeron la secciones histológicas de las bulbos olfativos de tres
individuos del tratamiento 1, para la descripción histológica de este órgano. El protocolo
utilizado para esta tinción se muestra a continuación.
1. Desparafinar.
a. Dos cambios en xilol de 5 min cada uno.
b. Un cambio en n-propanol de 5 min.
c. Cuatro cambios en alcohol al 95% de 5 in cada uno.
d. Un cambio en agua destilada de 5 min.
2. Teñir 3 min en Cresyl Violeta acetato.
3. Hacer dos cambios en agua destilada.
4. Un cambio en alcohol al 95% de 30 segundos.
5. Un cambio en etanol absoluto de 30 segundos.
6. Un cambio en xilol de 1 min.
7. Para diferenciar hacer dos cambios de 30 segundos cada uno en etanol absoluto y
observar al microscopio
8. Dejar las láminas en xilol y hacer el montaje.
4.7.
MICROSCOPIA ÓPTICA DE ALTA RESOLUCIÓN (MOAR)
Para esta técnica se utilizaron 3 individuos de cada tratamiento y se procesaron
modificando las metodologías publicadas por Caldas et al. (1993) como se describe a
continuación:
Fijación: Después de sacrificar al individuo, se realizó la disección de los bulbos olfativos
que fueron fijados en Karnovsky modificado: una solución de Formaldehido al 2% y
Glutaraldehido al 2.5% en buffer fosfato, durante dos horas. Posteriormente se hicieron
tres lavados con buffer fosfato, cada uno de 10 minutos.
32
Postfijación: en este caso se utilizó Tetraóxido de Osmio al 2% con buffer fosfato durante
tres horas. Después de la postfijación se hicieron tres lavados con buffer fosfato cada uno
de 10 minutos.
Deshidratación: se introdujo el tejido en concentraciones ascendentes de 70%, 90%,
95% y 100% preparados a partir de etanol absoluto. Los tiempos de deshidratación se
muestran en la tabla 1.
Concentración
Tiempo
70%
5 minutos 3 veces
90%
5 minutos 1 vez
95%
10 minutos 1 vez
100%
10 minutos 2 veces
Tabla 1. Tiempos de deshidratación.
Inclusión en resina epóxica: las muestras deshidratadas se impregnaron en resina
Poli/Bed®812 mezclada con óxido de propileno, la Tabla 2 describe estas combinaciones
y los tiempos de cada una de las fases requeridas en este procedimiento.
Combinación
Tiempo
Poli/Bed®812 1:2 oxido de propileno
30`
Poli/Bed®812 1:1 oxido de propileno
30`
Poli/Bed®812 2:1 oxido de propileno
30`
Poli/Bed®812 100%
1h
Polimerización
Poli/Bed®812 puro a 60ºC
12 h
Tabla 2. Mezclas de epón con oxido de propileno y tiempos de inclusión.
Cortes y tinción: se realizaron cortes trasversales con la ayuda de un micrótomo
33
rotatorio (Microm Slee Cut4060), a 1 micra de espesor. Se tiñeron con azul de toluidina
durante 30 o 40 segundos al calor (Caldas et al 1993).
4.8.
TRAZADO ANTERÓGRADO CON DiI
Después del periodo de fijación con formaldehído 4%, se tomaron 5 individuos de cada
tratamiento, y se procedió a colocar los cristales de DiI (,1'- dioctadecil-3,3,3',3'tetramethilindocarbocianina-perclorato) en la rosseta olfativa con la ayuda de un alfiler
entomológico observando al estereoscopio (Carl Zeiss DV4). Una vez colocado el cristal,
se cubrió la superficie con una gota de agar (al 4%) para evitar que el cristal de DiI se
moviera durante el periodo de incubación, el cual fue de 24 h a 37 ºC en solución de
formaldehído 4%.
Transcurrido este período de incubación, se extrajeron los bulbos olfativos y se
embebieron en agar-agar al 6%, para la obtención de los cortes en vibrátomo (Campden
instruments, MA752-626) a 40 micras de espesor. Estos cortes se observaron en el
microscopio de fluorescencia con filtro de rodamina (absorción a 549 nm).
4.9.
DESCRIPCIÓN HISTOLÓGICA
Se realizaron observaciones con el microscopio de luz (marca CARL ZEISS AXIOSKOP
PLUS), y se procedió a la captura de imágenes con la cámara CANON Power Shot G5
para la identificación de los diferentes tejidos y células de estructuras que se nombran a
continuación:
Roseta olfativa: epitelio olfativo no sensorial, células mucosas, células de soporte,
células ciliadas no sensoriales, células basales, epitelio olfativo sensorial, células cripta,
neuronas receptoras olfativas ciliadas y microvellosas, basándose en las descripciones
hechas por Camacho et al. 2010, Díaz et al. 2002 y Mandal et al. 2005.
34
Bulbo olfativo: capa del nervio olfativo, capa glomerular, capa de células mitrales, capa
interna de células (CIC), células ruffed, células mitrales, células granulares, basándose
en las descripciones realizadas por Bryd & Bunjes 1995 y Kosaka & Hama 1982. La
topografía de los glomérulos en el bulbo olfativo se realizó de acuerdo con las
descripciones hechas por Baier & Korsching 1994 y Goyaso et al. 2011
Alteraciones patológicas: se identificaron células granulares y granulares eosinofílicas,
en el la roseta olfativa y el bulbo olfativo, siguiendo las descripciones realizadas por
Ramírez et al. 2008 y Retie & Evense 2006.
4.10.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
A la variables de crecimiento (peso, la longitud total y estándar), se les aplico una prueba
ANOVA y Tukey para compararlas entre los tres tratamientos, considerando el nivel de
P<0.05 como estadísticamente significativo.
35
5. RESULTADOS
Las variables de peso, longitud estándar y longitud total registradas para los individuos a
lo largo del experimento, no presentaron diferencias significativas entre los tratamientos,
como se muestra en la tabla 3. Los parámetros fisicoquímicos en la tabla 4 se registran
los valores mínimos y máximos que presentó cada parámetro.
Inicial
Final
T1
Peso
(g)
2,30  0,51 a
Long. Total
(cm)
5,12  0,40 b
Long. Estándar
(cm)
3,98  0,31 c
T2
2,28  0,57 a
5,06  0,42 b
3,95  0,32 c
T3
2,28  0,56 a
5,06  0,40 b
3,92  0,31 c
T1
T2
T3
6,30  1,80 A
6,20  1,64 A
6,48  1,72 A
7,13  0,72 B
7,07  0,62 B
7,11  0,63 B
5,64  0,72 C
5,51  0,50 C
5,56  0,48 C
Tabla 3. Datos del promedio de las variables de crecimiento de P. brachypomus en los
tres tratamientos de los dos tiempos evaluados. Valores con letras iguales no difieren
significativamente (P>0,05).
Parámetro
Media
Mínimo
Máximo
pH
Temperatura ( C)
Amonio total (mg/L)
Oxígeno disuelto (mg/L)
Dureza de carbonatos (mg/L)
Dureza total (mg/L)
7,1
27,4
0,2
7,1
30,6
65,6
6,9
26,2
0,0
7
17,5
52,5
7,4
29,4
0,38
8
35
70
Tabla 4. Parámetros de Calidad de agua (promedio, mínimo y máximo) obtenidos durante
los 30 días de experimentación con P. brachypomus.
36
5.1. DESCRIPCIÓN HISTOLÓGICA DEL SISTEMA OLFATIVO
El sistema olfativo de P. brachypomus está compuesto por un par de rosetas olfativas
(órgano olfativo), de cada una sale un nervio olfativo que conecta con el bulbo olfativo,
este pez tiene bulbos olfativos sésiles (unidos al telencéfalo) por lo cual no se visualiza el
tracto olfativo (Figura 3).
LO
T
NO
BO
RO
Ra
Figura 3. Vista lateral del sistema olfativo de P. brachypomus. Roseta olfativa (RO),
Lámela olfativa (LO), Rafe (Ra) Nervio olfativo (NO), Bulbo olfativo (BO), Telencéfalo (T).
5.1.1. Roseta olfativa
La roseta olfativa (RO) de P. brachypomus es redondeada y en promedio tiene de 26 a 28
lámelas, que están dispuestas de manera paralela una a la otra en orientación antero
posterior, unidas ventralmente por el rafe, compuesta por tejido conectivo. Cada lámela
olfativa está compuesta por dos capas de epitelio cilíndrico estratificado, separadas por el
núcleo central (NC), el cual contiene tejido conectivo, fibras nerviosas y vasos sanguíneos
37
(Figura 4A y 5). El epitelio olfativo se divide en dos regiones, la sensorial y la no sensorial,
que se intercalan de manera irregular a lo largo de toda la lamela (Figura 4A).
B
A
NC
CM
CE
CE
TC
VS
Figura 4. A) Lamela olfativa de P. brachypomus se observa el núcleo central (NC) y las
dos capas del epitelio olfativo (CE), epitelio olfativo no sensorial (Flechas negras). B)
Epitelio olfativo cilíndrico estratificado con presencia de células mucosas (CM) y células
ciliadas no sensoriales (flechas indican los cilios), en el núcleo central se observa tejido
conectivo (TC) y vascularización (vaso sanguíneo VS). H&E.
El epitelio no sensorial está compuesto por cuatro tipos de células epiteliales
estratificadas: (1) células mucosas (CM), (2) células de soporte (CS), (3) células ciliadas
no sensoriales (CCN) y (4) células basales (Figura 5). 1) Las células mucosas se
caracterizan por tener el núcleo basal y en la región apical tiene gránulos de mucígeno,
los cuales se tiñen débilmente con H&E (Figura 4B). 2) Las células de soporte se
diferencian porque su cuerpo celular tiene poca afinidad por el azul de toluidina y en su
citoplasma se observan gran cantidad de vesículas (Figuras 5 y 7).
38
3) Las células ciliadas no sensoriales se extienden desde la base del epitelio hasta la
superficie, donde se observan sus cilios; el citoplasma se tiñe más claro que las neuronas
receptoras, característica que permite diferenciarlas (Figura 7). Por último, (4) las células
basales se encuentran en la parte más profunda del epitelio, justo encima de la lámina
basal, algunas de estas células se caracterizan por tener abundante heterocromatina y
citoplasma con áreas homogéneas, por el contrario el otro grupo de células basales
contienen poca heterocromatina (Figuras 5 y 7).
FN
CS
NC
VS
CS
Figura 5. Epitelio olfativo no sensorial de la lamela de P. brachypomus. Se observa
células de soporte (CS), células basales con abundante heterocromatina (Flechas
punteadas negras), células basales con poca heterocromatina (Flechas punteadas
blancas), núcleo central (NC), vaso sanguíneo (VS) y fibras nerviosas (FN). Azul de
toluidina.
El epitelio sensorial está compuesto por neuronas receptoras olfativas que se encuentran
entremezcladas con las células ciliadas no sensoriales y las células de soporte, además
también se observan células basales aunque en menor cantidad que en el epitelio no
sensorial. Se reconocieron los tres tipos de neuronas receptoras olfativas, las ciliadas
(ORNc) las microvellosas (ORNm) (Figura 6) y las células cripta (CC) (Figura 7).
39
ORNm
ORNc
VS
Figura 6. Epitelio olfativo sensorial de la lamela olfativa de P. brachypomus. Neuronas
receptoras olfativas ciliadas (ORNc). Neuronas receptoras olfativas microvellosas
(ORNm), células basales con abundante heterocromatina (Flechas punteadas negras),
células basales con poca heterocromatina (Flechas punteadas blancas), vaso sanguíneo
(VS), lamina basal (punta de flechas). Azul de toluidina.
Las ORNc y las ORNm son neuronas bipolares, las dendritas de estas células proyectan
por el encima del epitelio un protrusión con cilios para las ORNc o microvellosidad para
las ORNm. Las ORNc se caracterizan por tener un cuerpo dendrítico largo y delgado por
lo cual el soma neuronal está más cerca a la base del epitelio (Figura 6 ), por el contrario
el cuerpo dendrítico de las ORNm es más corto y grueso, el soma neural está más cerca
al lumen del epitelio (Figura 6 y 7). Las células cripta (CC) son globosas y grandes en
comparación con los otros tipos celulares, se encuentran en la superficie del epitelio y su
núcleo se ubica hacia la parte basal de la célula (Figura 7).
40
CC
CS
CS
CCN
VS
ORNm
Figura 7. Epitelio olfativo sensorial de la lamela de P. brachypomus. Neuronas receptoras
olfativas microvellosas (ORNm), Célula Cripta (CC). Células ciliadas no sensoriales
(CCN), células de soporte (CS), vaso sanguíneo (VS), Protrusión de la dendrita de las
neuronas receptoras olfativas ciliadas y microvellosas (punta de flechas). Azul de
toluidina.
5.1.2. Bulbo olfativo
El bulbo olfativo de P. brachypomus está organizado en cuatro capas concéntricas, desde
las más externa a la más interna: capa del nervio olfativo (CNO), capa glomerular (CGL),
capa de células mitrales (CCM) y la capa interna de células (CIC). La distribución de estas
capas varia a largo del bulbo; en un nivel de corte anterior (C) (Figura 8), la CNO es más
prominente que en nivel de corte medio (E), por el contrario la CIC en el nivel medio es
relativamente más grande que en el nivel anterior (Figura 9). Sin embargo, un nivel de
corte posterior no se observaron diferencias con respecto al nivel medio.
La capa del nervio olfativo está compuesta por los axones del nervio olfativo que se
extiende sobre la superficie del bulbo (Figura 8 y 10A), siendo menos visible en la parte
más posterior del bulbo (Figura 9). En la capa glomerular las terminales axónicas del
nervio se agrupan formando los glomérulos, estos se tiñen fuertemente con el azul de
toluidina y pueden ser ovoides o tener formas irregulares, entre los glomérulos se
observan células gliales y algunas células mitrales (Figura 10A).
41
C
1mm
CIC
CCM
CGL
CNO
Figura 8. Corte trasversal del bulbo olfativo de P. brachypomus. Capa del nervio olfativo
(CNO), Capa glomerular (CGL), Capa de células mitrales (CCM) y Capa interna de células
(CIC). H&E.
E
CNO
CGL
CCM
1 mm
CIC
42
Figura 9. Corte trasversal del bulbo olfativo de P. brachypomus. Capa del nervio olfativo
(CNO), Capa glomerular (CGL), Capa de células mitrales (CCM) y Capa interna de células
(CIC). H&E.
B
A
PM
VS
CM
FN
FN
CNO
FN
CM
CM
GL
CM
GL
GL
CGL
CM
GL
Figura 10. Bulbo olfativo de P. brachypomus. A) Capa del nervio olfativo (CNO) y capa
glomerular (CGL) se observa: Pia madre (PM), glomérulos (GL), células mitrales (CM),
célula de glia (flechas punteadas), Paquete de fibras nerviosas (PFN) y vaso sanguíneo
(VS). B) Capa de células mitrales se observa: células mitrales (CM) y prolongaciones
dendríticas de estas células (punta de flechas). Azul de toluidina.
La capa de células mitrales, está compuesta por células ruffed y células mitrales como su
nombre lo indica, estos dos tipos celulares se caracterizan por tener núcleos
considerablemente grandes que se tiñen débilmente con el azul de toluidina, por el
43
contrario el soma de las células ruffed tienen más afinidad por el azul de toluidina, por lo
cual se pueden diferenciar (Figura 10B y 11). Por último la capa interna de células, esta
densamente poblada por agrupaciones de células granulares, las cuales se caracterizan
por ser redondas y más pequeñas comparadas con las células mitrales y ruffed (Figura
11).
CCM
CIC
VS
CR
CM
Figura 11. Capa de células mitrales y capa interna de células del bulbo olfativo de P.
brachypomus. Células mitrales (CM), células ruffed (CR), células granulares (flechas
punteadas), prolongaciones dendríticas de las células ruffed (punta de flechas) y vaso
sanguíneo (VS). Azul de toluidina.
44
5.2. ALTERACIONES HISTOPATOLÓGICAS
5.2.1. Roseta olfativa
En el tratamiento 1 (control), no se observaron cambios morfológicos en la lamela olfativa
(Figura 3), por el contrario en el tratamiento 2 y 3, se observaron células granulares
eosinofílicas (CGE) (Figuras 12 y 13). Estas células se caracterizaron por tener gran
afinidad a la eosina, ser grandes y ovoides con tinción H&E.
La mayoría de estas células se observaron en la parte ventral de la lamela olfativa, tanto
para el T2 y T3, ubicadas hacia la región basal del epitelio olfativo no sensorial, cerca al
tejido conectivo del núcleo central (Figuras 12 y 13A,B). En el T3 unas pocas CGE se
observaron en la región dorsal de la lamela olfativa, ubicadas principalmente en la región
del epitelio olfativo no sensorial (Figura 13C). De modo apreciativo se observó un número
relativamente mayor de CGE en el T3 con respecto T2.
A
B
TC
NC
EONS
Figura 12. Lamela olfativa de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 2. A) Células
granulares eosinofílicas (Flechas) núcleo central (NC). B) Epitelio olfativo no sensorial
(EONS), Células granulares eosinofílicas (Flechas), Tejido conectivo (TC). H&E.
45
B
A
TC
C
TC
Figura 13. Lamela olfativa de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 3. A) Células
granulares eosinofílicas (Flechas). B) Detalle de las células granulares eosinofílicas en el
epitelio olfativo no sensorial. C) Presencia de Células granulares eosinofílicas (Flechas)
en la región dorsal de la lamela olfativa. H&E.
5.2.2. Bulbo olfativo
En los cortes teñidos con H&E del bulbo olfativo, no se observaron CGE en ninguno de
los tratamientos. Por el contrario en las secciones obtenidas con MOAR para el T2 y el T3
se evidenciaron células granulares CG, que fueron caracterizadas por la gran afinidad que
tienen los gránulos de estas células al azul de toluidina. La mayoría de las CG observadas
están cercanas a los vasos sanguíneos que se encuentran en las meninges que cubren el
bulbo olfativo (Figuras 14 A,C,D y 15 A,B,D). También se observaron unas pocas CG en
la capa del nervio olfativo y en la capa glomerular cercanas a células mitrales o vasos
sanguíneos (Figuras 14 B,E y 15 C,E).
46
A
B
C
VS
VS
PM
PM
CNO
CNO
CNO
D
E
CNO
VS
CNO
PM
VS
CNO
CGL
Figura 14. Bulbo olfativo de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 2 A-E) Células
granulares (Flechas), vaso sanguíneo (VS). Capa del nervio olfativo (CNO), Pia madre
(PM) y capa glomerular (CGL). Azul de toluidina.
47
A
B
VS
V
PM
CNO
CNO
C
CNO
D
E
CNO
PM
CGL
VS
CNO
CGL
CM
Figura 15. Bulbo olfativo de P. brachypomus. Cortes del tratamiento 3 A-E) Células
granulares (Flechas), vaso sanguíneo (VS). Capa del nervio olfativo (CNO), Pia madre
(PM), capa glomerular (CGL) y célula mitral (CM). Azul de toluidina.
48
5.3. TRAZADO ANTERÓGRADO ROSETA-BULBO OLFATIVO
Como se mencionó anteriormente el sistema olfativo en P. brachypomus, está compuesto
por las narinas, los nervios olfativos y bulbos olfativos (sésiles). Tras la aplicación de DiI
en la roseta olfativa se observó el marcaje del nervio olfativo y sus terminales nerviosas
en el bulbo olfativo ipsilateral, conformando la capa del nervio olfativo en el bulbo (Figura
16). Las terminales axónicas se extienden hacia la capa glomerular para formar
estructuras sinápticas llamadas glomérulos, estas estructuras se observaron a lo largo del
bulbo.
B
A
T
BO
1 mm
Figura 16. A) Vista dorsal del cerebro de P. brachypomus, que muestra el nivel de corte
de la figura de la derecha, bulbo olfatorio (BO), telencéfalo (T) B) Corte longitudinal del
bulbo olfatorio (BO), donde se observa el nervio olfatorio (NO), la inervación de los axones
provenientes de la roseta olfativa en el bulbo que conforman la capa del nervio olfatorio
(CNO) hasta llegar a la capa glomerular.
El patrón glomerular fue el mismo para los tres tratamientos evaluados y se dividió en
cinco grupos: dorsal, ventral, lateral, medial y anterior de acuerdo con su ubicación en el
bulbo. La identificación de algunos de los glomérulos más sobresalientes en P.
49
brachypomus, se hizo teniendo en cuenta la forma y ubicación espacial de estos en el
bubo olfativo (Figuras 17 y 18).
H
G
F E
D
C
B
A
1 mm
Figura 17. Niveles de Corte del bulbo olfativo de P. brachypomus
50
Figura 18. Cortes trasversales del bulbo olfativo de rostral (A) a caudal (H) (ver figura 7),
donde se muestra el patrón de distribución de los glomérulos observados en los bulbos
olfativos de P. brachypomus. Agrupaciones glomerulares identificadas: Plexo anterior
(ap), Grupo dorsal (dc), Plexo de la cadena lateral (lc), Asociación de glomérulos del
grupo dorsal (a-e), Glomérulos de la tripleta ventral (u-w). Glomérulos identificados:
Glomérulo mediodorsal posterior1 (f), Glomérulo mediodorsal posterior2 (g), Glomérulo
mediodorsal (h), Glomérulo medioanterior (i), Glomérulo medio alargado (k), Glomérulo de
la cadena lateral2 (m), Glomérulo lateroventral posterior (q), Glomérulo ventroanterior (r),
Glomérulo ventroposterior (s) y Glomérulo ventromedial (t).
51
6. DISCUSIÓN
Los datos de crecimiento registrados durante el experimento para los alevines de P.
brachypomus, no presentaron diferencias significativas entre los tres tratamientos, lo cual
indica que comparado con el control (T1), los individuos de los otros dos tratamientos
crecieron igual. Este crecimiento es menor al obtenido por Rebaza et al. 2002 en cultivos
en estanque, considerando que en esta investigación se alimentó a un menor porcentaje
de proteína y se ajusto la ración al 5% y no al 10% como recomiendan en producción en
estanques en tierra (Diaz & lopez 2001). Se utiliza esta ración porque en estudios de
toxicología se manejan dietas de mantenimiento, con el fin de evitar pérdidas de alimento
y alteraciones considerables en los parámetros fisicoquímicos. Por otra parte los
parámetros fisicoquímicos se mantuvieron entre los rangos de tolerancia que tiene P.
brachypomus en los tres tratamientos (Poleo et al. 2011).
6.1
SISTEMA OLFATIVO
Se reporta que el sistema olfativo de los teleósteos en general, está compuesto por las
rosetas olfativas (órgano receptor), el nervio olfativo, el bulbo olfativo y el tracto olfativo.
En algunas especies de Ciprínidos y Silúridos los bulbos olfativos están adyacentes al
telencéfalo, sin embargo la mayoría de los teleósteos presentan bulbos pedunculados, en
este caso los bulbos olfativos están muy cercanos a la roseta olfativa y están unidos al
telencéfalo por un tractor olfativo largo (Hara 2000). P. brachypomus presenta bulbos
olfativos sésiles al igual que lo reportado para otros representantes de las familia
Characidae (e.g. Paracheirodon alxerodi) (Obando 2006), y especies como O. mykiss, D.
rerio y Orizyas latipes (Butler 2000, Byrd & Brunjes 1995, Wakamatsu et al. 2006).
6.2
ROSETA OLFATIVA
La roseta olfativa en los peces es uno de los órganos quimio-sensoriales más importantes
para su interacción con el ambiente (Hara 1994), ya que las neuronas receptoras están en
52
contacto directo con el medio acuático (Tierney et al. 2010). Numerosos estudios
morfológicos muestran la gran variabilidad que tiene la roseta olfativa en los peces, en
cuanto su forma, la densidad de neuronas receptoras olfativas que la conforman y la
organización y número de lamelas que posee (Camacho et al. 2009, Chakrabarti & Ghosh
2011, Chakrabarti & Ghosh 2009, Fishelson et al. 2010, Kudo et al. 2009, Mana &
Kawamura 2002). En P. brachypomus la roseta olfativa es redondeada y las lamelas se
organizan de forma radial al rafe, esta morfología es reportada en otras especies de
teleósteos como Lampris guttatus, Acipenser naccari y Oncorhynchus keta (Mana &
Kawamura 2002, Camacho et al. 2009, Kudo et al. 2009).
En cuanto al número de lamelas, existe una gran variabilidad entre las diferentes especies
de teleósteos estudiados
(Tabla 5). Varios autores coinciden en que el número de
lamelas y de neuronas receptoras olfativas (ORNs), está directamente relacionado con la
agudeza olfativa (Fishelson et al. 2010). P. brachypomus es una especie pelágica y posee
de 26 a 28 lámelas radiales en cada roseta, parece ser un numero bajo comparado con
otras especies Wallago attu, Saurida macrolepis y Coryphaena hippurus, estas tres
especies son demersales, habitando lugares con escasa luminosidad, por lo cual en
contraposición a esta poca luminosidad la especies desarrollan más el sistema olfativo
que la visión y por tanto presentan mayor número de lamelas (Tabla 5). El bajo número de
lamelas encontradas también puede estar relacionado a que los individuos estudiados
eran alevinos y como reportan Kudo et al. 2009 en O. keta especie que al igual que P.
brachypomus tiene crecimiento indeterminado, el numero de lamelas incrementa durante
el ciclo de vida de los peces.
Especie
N⁰ de lamelas
Referencia
Wallago attu
164 a 168
Ghosh & Chakrabarti 2009
Saurida macrolepis
80 a 84
Fishelson et al. 2010
Coryphaena hippurus
61 a 64
Mana & Kawamura 2002
Synodus falcatus
36
Fishelson et al. 2010
Acipenser naccarii
20
Camacho et al. 2009
Trachinocephalus myops
22 a 28
Fishelson et al. 2010
Oncorhynchus keta
16 a 21
Kudo et al. 2009
Lampris guttatus
12 a 14
Mana & Kawamura 2002
Tabla 5. Número de lamelas en diferentes especies de teleósteos.
53
La distribución del epitelio sensorial y el no sensorial a lo largo de la lamela, varía según
las especies (Hara 1982), presentándose diferencias marcadas entre especies que
ocupan hábitats similares y muy diferentes (Singh 1994). El epitelio olfativo de las
especies pelágicas puede presentar dos tipos de distribución: (1) aleatoria, donde el
epitelio sensorial y no sensorial están entremezclados a lo largo de la superficie lamelar y
(2) el epitelio sensorial es restringido a la región apical de la lamela y el no sensorial a la
parte basal (Singh 1994, Zeiske et al. 1992). El epitelio olfativo de P. brachypomus se
distribuye de manera aleatoria, esta distribución también es reportada para el silúrido
bentopelágico Channa punctatus (Mandal et al. 2005) y otras especies pelágicas (Mana &
Kawamura 2002). Sin embargo, aún no son claras las implicaciones ecológicas y
fisiológicas de los diferentes tipos de distribución del epitelio olfativo (Singh 1994).
El epitelio sensorial y no sensorial de P. brachypomus presenta la conformación reportada
para la mayoría de los teleósteos. En el epitelio sensorial se identificaron los tres tipos de
neuronas sensoriales olfativas: las microvellosas (ORNm), las ciliadas (ORNc) y las
células cripta (CC). Por otra parte el epitelio olfativo no sensorial está compuesto por
cuatro tipos de células: las células ciliadas no sensoriales (CCN), las células mucosas
(CM), las células de soporte (CS) y las células basales (CB).
Los primeros dos tipos ORNm y ORNc, se han reportado en la mayoría de los teleósteos
(Labergea & Hara 2001). Por el contrario las CC, no han sido descritas para todas las
especie de peces estudiadas (Hansen et al.1999, Hansen & Finger 2000, Belanger et al.
2003). En el epitelio de P. brachypomus, las CC se identificaron por su forma globosa y su
posición apical, se reporta que estas células están relacionadas con la percepción de
feromonas sexuales, por lo tanto su presencia en el epitelio es de gran importancia
(Hamdani & Døving 2007). Estudios realizados en C. carassius se encontraron
incrementos en el número de CC en diferentes épocas del año, que coincidían con los
eventos reproductivos de la especie (Hamdani & Døving 2008), lo cual sugiere que estas
células son muy importantes en la mediación de la reproducción en los peces
(Schmachtenberg et al. 2006, Hamdani & Døving 2007, Labergea & Hara 2001).
No solo para las CC se han reportado estas variaciones en el numero de células durante
la reproducción, también se reporta que los hábitos alimenticios están directamente
54
relacionados con la densidad de células ORNm y ORNc, por ejemplo Schizothorax
richardsonii, una especie omnívora con un amplio rango en la búsqueda de su alimento,
está sometida a cambios de hábitats contrastantes, requiriendo especializaciones en la
proporción de ONRs para suplir sus necesidades (Singh et al. 1995). Teniendo en cuenta
que P. brachypomus también es una especie omnívora consumidora de frutos, insectos,
crustáceos y peces y que en las épocas secas estos peces se trasladan de los bosques
inundados a los ríos (Salinas & Agudelo 2000), sería muy interesante realizar estudios
que cuantifiquen la densidad de ORNs, para verificar si los cambios de hábitat influyen en
la proporción de ORNs.
6.3
BULBO OLFATIVO
Todos los estímulos odoríficos captados por las ORNs son traducidos en señales
eléctricas que viajan a través del nervio olfativo, el cual inerva el bulbo olfativo (BO),
donde se procesan y retrasmiten estas señales hacia el resto del cerebro (Friedrich &
Korsching 1997, Hamdani & Døving 2007). Como la mayoría de los teleósteos el bulbo
olfativo de P. brachypomus está compuesto por cuatro capas concéntricas: la capa del
nervio olfativo (CNO), la capa glomerular (CGL), la capa de células mitrales (CCM) y la
capa interna de células (CIC) (Byrd & Brunjes 1995, Kosaka & Hama 1982, Baile et al.
2008, Hamdani & Døving 2007).
En el bulbo olfativo de P. brachypomus se identificaron 3 tipos de células neuronales:
mitrales, ruffed y granulares. Como se ha reportado en C. auratus estos tres tipos de
celulares forman una compleja red de conexiones en el cerebro (Satou 1990, Zippel et al.
1999,). Las mitrales reciben los estímulos sinápticos de las ORNs y son las principales
neuronas de salida del BO, proyectando sus axones a hacia el telencéfalo (Shipley &
Ennis 1996, Friedrich & Korsching 1997). Las células granulares, tienen función inhibitoria
lateral sobre las células mitrales y ruffed, mejorando la precisión en el procesamiento de
las señales que relacionadas con un mismo estimulo (Abraham et al. 2010, Mori et al.
1999. Dryer & Graziadei 1996).
55
A diferencia de las células mitrales y las granulares, la células ruffed solo han sido
reportadas en algunos teleósteos y no en otro grupo de vertebrados (Byrd & Brunjes
1995). En P. brachypomus fueron identificadas debido a que el citoplasma tiene mayor
afinidad por el azul de toluidina que las células mitrales tal como lo reportado para C.
auratus (Kosaka & Hama 1980). Un estudio realizado por Fuller & Bryd 2005 determinó
que las células ruffed constituyen menos del 10% de las neuronas de salida. Además,
aparentemente estas células no reciben directamente los impulsos sinápticos de las
ORNs, sino que estos se transmiten por medio de las células mitrales (Byrd & Brunjes
1995, Zippel et al. 1999).
6.4
ALTERACIONES HISTOPATOLÓGICAS
El principal cambio histológico observado en los individuos expuestos a Roundup® Activo
con respecto a los individuos control, es la presencia de células granulares (CG), que en
el caso del epitelio olfativo se denominaron células granulares eosinofílicas (CGE), debido
a la tinción con H&E (Reite 1997).
Las CG/CGE en peces están asociadas con los mecanismos de respuesta a procesos
infecciosos de los tejidos ya sea por parásitos o agentes citotóxicos (Cammarata et
al.2000, Dezfuli et al. 2003, Matsuyama & Iida 1999, Sharp et al. 1989). Algunos autores
sugieren que las CG/CGE son homólogas de las células mast de los mamíferos (Dezfuli et
al. 2010 y Reite & Evensen 2006) las observaciones realizadas en el presente estudio
apoyan esta hipótesis, debido a que la morfología de las CG/CGE observadas (en
especial el citoplasma lleno de gránulos), junto con su distribución en los tejidos y sus
propiedades de tinción coinciden con estos reportes.
Numerosos estudios reportan el aumento de las CGE en los tejidos después de la
exposición a agentes inmunotóxicos (Dezfuli & Giari 2008, Flaño et al.1996, Holland &
Rowley 1998, Lamas et al. 1991, Schmale et al. 2004). En este trabajo aunque no se
realizaron conteos del número de CGE presentes en el epitelio olfativo de los diferentes
tratamientos, de manera cualitativa se observó un aumento considerable en el número de
CGE en el tratamiento 3 (1 mg/l) con respecto al T2 (0.1 mg/l), lo cual sugiere que la
56
concentración de 1 mg/l de Roundup® Activo puede generar un grado mayor de daño en
el epitelio olfativo.
Por lo general las CGE están asociadas principalmente a los vasos sanguíneos del tejido
conectivo (Blackstock & Pickering 1980, Lauriano et al. 2012, Matsuyama & Iida 1999,
Reite & Evensen 2006), se cree que los precursores de estas células se originan en
sistema hematopoyético y viajan a través del torrente sanguíneo hacia los tejidos,
migrando y terminando de diferenciándose para llevar a cabo sus funciones (Galli 1990,
Kirshenbaum et al. 1991). Sin embargo, en el presente estudio las CGE fueron
comúnmente encontradas en la región basal del epitelio olfativo no sensorial y no en el
núcleo central, donde se encuentran numerosos vasos sanguíneos.
Por lo anterior en este trabajo se plantea la hipótesis que los precursores de estas células
residen en este epitelio y solo se diferencian cuando se produce una señal de alarma,
generando una respuesta rápida a cualquier agente nocivo. Esta hipótesis es apoyada por
estudios realizados en branquias, donde Flaño et al. 1996 infectaron cultivos de tejidos
branquiales de O. mykiss con Renibacterium salmoninarum, causando un aumento en el
número de CGE. Y en otro estudio realizado con Sparus aurata, se encontró que después
de la exposición a bifenilo piliclorado PCB 126 (compuesto organoclorado), las branquias
presentaban un aumento de CGE que no estaban asociadas a los vasos sanguíneos
(Lauriano et al. 2012). Las branquias al igual que la roseta olfativa son órganos
inmunológicos importantes, que están en contacto directo con el ambiente por lo cual
siempre deben estar alerta a cualquier cambio en el ambiente que pueda generar una
reacción inmunológica (Dezfuli et al. 2003, Flaño et al. 1996, Holland & Rowley 1998,
Lauriano et al. 2012, Tierney et al. 2010).
Por otra parte en el bulbo olfativo, también se observó la presencia de células granulares
(CG) en los individuos expuestos a Roundup® Activo, en este caso fueron identificadas en
cortes teñidos con azul de toluidina, el cual tiñe fuertemente los gránulos de estas células.
Al igual que lo reportado en otros peces, estas células presentan poblaciones
heterogéneas con diferentes morfologías y contenido granular (Dezfuli et al. 2010, Reite &
Evensen 2006).
57
La mayoría de CG observadas en el bulbo olfativo, están asociadas a los vasos
sanguíneos de la pía madre, característica común descrita en otros vertebrados
(Blackstock & Pickering 1980, Matsuyama & Iida 1999, Reite & Evensen 2006). Esta
asociación con las células capilares siguiere que las CG migran a través del endotelio,
hasta llegar al lugar donde deben cumplir sus funciones (Powell et al. 1990). Teniendo en
cuenta que las CG fueron observadas en la capa del nervio olfativo y en la capa
glomerular del bulbo, y en algunos casos cercanas a las células mitrales, se puede decir
que las CG si presentaron migración a diferentes partes del bulbo olfativo. Algunos
autores describen que una vez las CG han madurado y migrado ocurre la degranulación,
se cree que este evento es inducido por el compuesto 48/80 (polímero) (Reite 1997),
liberando o produciendo sustancias que intervienen en la reacción inflamatoria de los
tejidos como histamina y de péptidos antimicrobianos (Noga & Silphaduang 2003,
Silphaduang & Noga 2001, Vallejo & Ellis 1989).
Por otro lado, según los reportado por Wilhelm et al. 2005, en mamíferos las células mast
(homologas de las CG) pueden interactuar con las neuronas por procesos de
transgranulación, ya sea por fusión directa de los gránulos y las membranas plasmáticas
de ambas células, por la captura de restos de gránulos insolubles tras los eventos de
degranulación de las células mast o por endocitosis de estas.
Son pocos los estudios acerca del papel de las CG en el cerebro de peces, de hecho los
primeros reportes de la aparición de CG en el cerebro tras la exposición a surfactantes
(Cosmoflux®) o herbicidas (Roundup®), fueron realizados por Rondón-Barragan et al.
2007 y Ramírez et al. 2008 respectivamente. En este último estudio se encontraron CGE
en el telencéfalo y en el bulbo olfativo de P. brachypomus, utilizando concentraciones
mayores de Roundup® (desde 7,5 a 120 mg/l) a las utilizadas en el presente trabajo.
Ramírez et al. 2008 reportaron daños como gliosis y presencia de CGE alrededor de
neuronas con procesos degenerativos, tal vez desencadenando o acelerando eventos de
muerte celular.
Aunque estos daños neurodegenerativos no fueron observados en el presente trabajo,
posiblemente debido a que las concentraciones de Roundup® evaluadas fueron menores
a las utilizadas por Ramírez et al. 2008. Aun así es muy importante destacar que este es
58
uno de los primeros reportes de CG/CGE en el sistema olfativo tras la exposición a
concentraciones subletales de este herbicida (0.1 y 1 mg/l), que se encontraron disueltas
en los ecosistemas acuáticos (Eslava et al. 2007), por ende es más pertinente evaluar el
efectos de estas concentraciones. De esta manera la presencia de CGE indica que hay
una reacción y un cambio histopatológico en el sistema olfativo de P. brachypomus, por
tanto se hace importante realizar estudios más profundos que determinen las funciones
que las CG cumplen en estos tejidos, como se relacionan con las neuronas, que tipo de
compuestos secretan y como estos influyen en las neuronas.
6.5
TRAZADO ANTERÓGRADO ROSETA-BULBO OLFATIVO
En general las vías olfatorias de P. brachypomus tienen la misma organización que la
mayoría de los teleósteos. Las fibras provenientes de nervio olfativo penetran el bulbo y
se extienden por la capa del nervio olfativo hasta llegar a la capa glomerular; en esta capa
las fibras se distribuyen hacia la periferia del bulbo y forman los glomérulos, cuyos axones
conectan con las células mitrales o ruffed (Hamdani & Døving 2007, Labergea & Hara
2001, Hara & Zielinski 2007).
La organización topográfica de los glomérulos en P. brachypomus se dividió en dorsal,
medial, lateral, anterior y ventral, siguiendo las descripciones realizadas en D. rerio, donde
fueron identificados 22 glomérulos como unidades morfológicas individuales (Baier &
Korsching 1994), de los cuales en P. brachypomus se identificaron 10, esto puede
deberse a que el espesor, nivel y/o orientación del corte no permitió diferenciar todos los
glomérulos individualmente.
A diferencia de D. rerio para P. brachypomus no se identificaron de manera individual los
cinco glomérulos de la asociación de glomérulos del grupo dorsal (a-e), cuatro de los
glomérulos de la cadena lateral y los glomérulos de la tripleta ventral (u-w). Sin embargo,
fueron clasificados los grupos más sobresalientes (ap, dc, lc, u-w y algunos del grupo
medio), que como reporta Baier & Korsching 1994, esta organización puede indicar que
en los teleósteos hay un estereotipo común en la topografía glomerular del bulbo, esto
59
teniendo en cuenta que en otras especies como C. auratus y O. mykiss se encontró una
gran similitud con este patrón.
Los glomérulos son el centro de integración de la información en el bulbo (Hamdani &
Døving 2007). Entre los glomérulos identificados en P. brachypomus, se destaca el grupo
lateral, para el cual estudios realizados por Døving et al. 1980 demostraron que responde
a estímulos causados por diferentes aminoácidos. También se identificaron los glomérulos
de la región media, que a diferencia de la región lateral, se reporta que se activan
específicamente con las sales biliares (Hara &
Zhang 1996, Thommesen 1978).
Finalmente fue posible caracterizar los glomérulos ubicados en la región ventral del bulbo,
para la cual Friedrich & Korsching 1997 reportan que es activada por las prostaglandinas,
que son componentes de las feromonas sexuales.
El patrón de inervación y la organización topográfica de los glomérulos anteriormente
descritos, no presentaron diferencias en los tres tratamientos evaluados. Esto puede
indicar que las concentraciones de Roundup® Activo evaluados no tienen un efecto
marcado sobre las fibras nerviosas ni en sus conexiones, lo cual está asociado a que
tampoco se observó muerte celular neuronal en los tejidos. Otra posibilidad a considerar
es que el trazado con DiI no es una técnica lo suficientemente flexible para detectar daños
tan específicos, como a nivel de unas cuantas conexiones afectadas.
En resumen, la presencia de CG/CGE en los tejidos del sistema olfativo de P.
brachypomus demuestra que las concentraciones subletales Roundup® Activo (0.1 y 1
mg/l) utilizadas en este trabajo causan alteraciones a nivel tisular en la roseta y bulbo
olfativo. Es importante resaltar que al parecer este sería el primer reporte de daños
histopatológicos causados por un herbicida en el epitelio olfativo en peces (Tierney et al.
2010). Este hallazgo apoyaría la idea de que el sistema olfativo es una de las posibles
vías de entrada del Roundup® Activo al sistema nervioso central, por lo tanto y teniendo
en cuenta que el sistema olfativo está implicado en aspectos fisiológicos importantes para
los peces como la alimentación, la reproducción y el reconocimiento intra e inter
específico; exposiciones prolongadas a este herbicida podrían afectar estos procesos
vitales para el desarrollo de P. brachypomus y su interacción con el ambiente.
60
7

CONCLUSIONES
Los individuos de P. brachypomus utilizados en los tres tratamientos no
presentaron diferencias en las variables de crecimiento.

La roseta olfativa y el bulbo olfativo de P. brachypomus presentan la conformación
anatómica e histológica típica de los teleósteos. Al igual que el patrón de
inervación (roseta - bulbo olfativo) y la organización topografía de los glomérulos.

La roseta olfativa de P. brachypomus tiene en promedio de 26 a 28 lamelas.

La exposición a concentraciones subletales Roundup® Activo, causa alteraciones
histopatológicas en la roseta olfativa y en el bulbo olfativo de P. brachypomus,
registrando la presencia CG o CGE en estos tejidos.

No se observaron cambios en el patrón de inervación, ni en la organización de
topográfica de los glomérulos en el bulbo olfativo, en los individuos de P.
brachypomus expuestos a Roundup® Activo.
61
8

RECOMENDACIONES
Realizar estudios de trazados anterógrados y retrógrados con DiI, para identificar
las diferentes proyecciones de las células mitrales en el telencéfalo y el resto del
cerebro.

Realizar estudios de densidad de neuronas olfativas receptoras y los cambios en
el número de lamelas olfativas en las diferentes etapas del desarrollo de P.
brachypomus.

Hacer estudios morfométricos para establecer de manera cuantitativa si existen
diferencias en el número de CG presentes en los tejidos del sistema olfatorio a
diferentes concentraciones subletales de Roundup® Activo.

Realizar estudios con MOAR en la roseta olfativo de P. brachypomus, evaluando
concentraciones subletales de Roundup® Activo, para obtener descripciones más
detalldas de los efectos el histopatológicos de este herbicida.

Evaluar si el Roundup® Activo tiene implicaciones en el desarrollo del sistema
olfativo en etapas larvales de P. brachypomus.

Realizar estudios de microscopia electrónica para así realizar descripciones más
detalladas de la morfología de las CG, sus procesos de degranulación y su
relación con las neuronas.
62
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